- 运动电荷在磁场中受到的力——洛仑兹力
- 共2261题
如图所示,电子射线管(A为其阴极),放在蹄形磁轶的N、S两极间,射线管的AB两极分别接在直流高压电源的______极和______极.此时,荧光屏上的电子束运动径迹______偏转.(填“向上”、“向下”“不”).
正确答案
解:因为A是阴极,所以射线管的阴极(A)接直流高压电源的负极.
因为A是阴极,B是阳极,所以电子在阴极管中的运动方向是A到B,产生的电流方向是B到A(注意是电子带负电),根据左手定则,四指指向A,手掌对向N极(就是这个角度看过去背向纸面向外),此时大拇指指向下面,所以轨迹向下偏转.
故答案为:负;正; 向下.
解析
解:因为A是阴极,所以射线管的阴极(A)接直流高压电源的负极.
因为A是阴极,B是阳极,所以电子在阴极管中的运动方向是A到B,产生的电流方向是B到A(注意是电子带负电),根据左手定则,四指指向A,手掌对向N极(就是这个角度看过去背向纸面向外),此时大拇指指向下面,所以轨迹向下偏转.
故答案为:负;正; 向下.
如图所示,质量为m电荷量为+q的小方形物块,放在斜面上,斜面的倾角为θ,物块与斜面的动摩擦因素为μ,设整个斜面置于磁感应强度为B的匀强磁场中,斜面足够长,试说明物块在斜面上的运动过程.
正确答案
解:放在斜面上的物体,受到重力,斜面的支持力和摩擦力的作用,若静摩擦力足够大,则物块处于静止状态;
若静摩擦力不够大,则物块将会向下滑动.由于物体带正电荷,根据左手定则,物体向下运动时受到的洛伦兹力的方向垂直于斜面向下,随着速度增大,洛伦兹力增大,物块在垂直斜面方向对斜面的压力增大,根据f=μFN物体受到的摩擦力增大,当物体受到的摩擦力与物体沿斜面向下是分力大小相等时,物块最后以一定的速度作匀速直线运动.
答:物体的运动有两种可能的情况:
(1)若静摩擦力足够大,则物块处于静止状态;
(2)若静摩擦力不够大,则物块将会向下滑动,随着速度增大,物块所受的垂直斜面向下的磁力越大,物块最后以一定的速度作匀速直线运动.
解析
解:放在斜面上的物体,受到重力,斜面的支持力和摩擦力的作用,若静摩擦力足够大,则物块处于静止状态;
若静摩擦力不够大,则物块将会向下滑动.由于物体带正电荷,根据左手定则,物体向下运动时受到的洛伦兹力的方向垂直于斜面向下,随着速度增大,洛伦兹力增大,物块在垂直斜面方向对斜面的压力增大,根据f=μFN物体受到的摩擦力增大,当物体受到的摩擦力与物体沿斜面向下是分力大小相等时,物块最后以一定的速度作匀速直线运动.
答:物体的运动有两种可能的情况:
(1)若静摩擦力足够大,则物块处于静止状态;
(2)若静摩擦力不够大,则物块将会向下滑动,随着速度增大,物块所受的垂直斜面向下的磁力越大,物块最后以一定的速度作匀速直线运动.
如图所示,一个质量为m,电荷量为q的带正电的小球以速度v0沿水平光滑绝缘平面向右运动.在运动的正前方向有一垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,磁场左边有边界,右边无边界.当小球在磁场中离开平面向上升高h时,速度方向变为竖直向上,求此时小球所受洛伦兹力的大小和方向.(重力加速度为g)
正确答案
解:当小球在磁场中离开平面向上升高h时,速度方向变为竖直向上,根据左手定则,洛伦兹力水平向左;
根据动能定理,有:-mgh=;
解得:v=
故洛伦兹力大小为:f=qvB=qB;
答:此时小球所受洛伦兹力的大小为qB,方向水平向左.
解析
解:当小球在磁场中离开平面向上升高h时,速度方向变为竖直向上,根据左手定则,洛伦兹力水平向左;
根据动能定理,有:-mgh=;
解得:v=
故洛伦兹力大小为:f=qvB=qB;
答:此时小球所受洛伦兹力的大小为qB,方向水平向左.
20世纪40年代,我国著名物理学家朱洪元先生提出,电子在匀强磁场中做匀速圆周运动时会发出“同步辐射光”,辐射光的频率是电子做匀速圆周运动每秒转数的k倍.大量实验不但证实了这个理论是正确的,而且准确测定了k值.近年来,同步辐射光已被应用在大规模集成电路的光刻工艺中.若电子在某匀强磁场中做速圆周运动时产生的同步辐射光的频率为f,电子质量为m、电量为e,不计电子发出同步辐射光时所损失的能量以及对其运动速率和轨道的影响,求:
(1)匀强磁场磁感应强度B的大小.
(2)若测出电子做匀速圆周运动的轨道半径为R,求其运动的速率.
正确答案
解:(1)设电子做匀速圆周运动每秒转数为n,由题知f=kn
洛伦兹力提供向心力,
根据牛顿第二定律,F=evB=
又v=2πnR
三式联立
解得B=
(2)由上式可解得:
v=
答:(1)匀强磁场磁感应强度B的大小.
(2)若测出电子做匀速圆周运动的轨道半径为R,则其运动的速率.
解析
解:(1)设电子做匀速圆周运动每秒转数为n,由题知f=kn
洛伦兹力提供向心力,
根据牛顿第二定律,F=evB=
又v=2πnR
三式联立
解得B=
(2)由上式可解得:
v=
答:(1)匀强磁场磁感应强度B的大小.
(2)若测出电子做匀速圆周运动的轨道半径为R,则其运动的速率.
有一匀强磁场,磁感应强度大小为1.2T,方向由南指向北,如有一质子沿竖直向下的方向进入磁场,磁场作用在质子上的力为9.6×10-14N,则质子射入时速度为多大?将在磁场中向哪个方向偏转?
正确答案
解:质子所受洛伦兹力大小为:F=qvB,由此得:
根据左手定则可知:质子在磁场中将向东偏转.
故质子射入时速度为5×105m/s,在磁场中向东偏转.
解析
解:质子所受洛伦兹力大小为:F=qvB,由此得:
根据左手定则可知:质子在磁场中将向东偏转.
故质子射入时速度为5×105m/s,在磁场中向东偏转.
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